Kémia | Tanulmányok, esszék » Víz a légkörben, felhőfajták, csapadék képződés

Víz a légkörben, felhőfajták, csapadékképződés A földi vízkészlet 0,001%-a (kb. 13000 km3) található a légkörben A légköri víz nagy része (95%-a) légnemű, de cseppfolyós és szilárd halmazállapotban is megtalálható. A légköri víz állandóan változtatja halmazállapotát: Alapfogalmak: légkör: A légkör különböző gázok elegye, valamint cseppfolyós és szilárd részecskék is találhatók benne. Ezt a különböző halmazállapotú anyagokból álló keveréket aeroszolnak nevezzük (Szűkebb értelemben aeroszolnak a légkör nem gáznemű anyagait nevezik, a felhők kivételével.) A légkör szerkezete: 1. Kémiailag: - homoszféra (0-100km-ig): a légkörnek az az alsó része, ahol kémiai összetétele nem változik; - heteroszféra (100 km felett): a légkör anyagai súlyuk szerint rendeződnek. 2. Elektromosság szempontjából: - neutroszféra (0 - 60-70 km-ig): a légkör elektromosan semleges alsó zónája; - ionoszféra (70 km

felett): a légkör felső rétege, ahol a gázok egy része ionizált állapotban van. Az ionizációt a Napból érkező ultraibolya- és röntgensugárzás hozza létre. 3. Hőmérséklet szempontjából: - troposzféra (0-10km): felfelé csökken benne a hőmérséklet, átlagosan 100 méterenként 0,5 °C-kal. Felső határán -58 °C van. Tropopauza: átmeneti réteg a troposzféra és a szratoszféra között; - sztratoszféra (10-50 km): alsó részén a hőmérséklet nem változik, felső részén növekszik. Felső határán kb. 0 °C van Sztratopauza: átmeneti réteg a sztratoszféra és a mezoszféra között; - mezoszféra (50-80 km): a hőmérséklet felfelé haladva csökken, felső határán kb. -70-80 °C van Mezopauza: átmeneti réteg a mezoszféra és a termoszféra között; - termoszféra (80- kb. 500 km): a hőmérséklet intenzíven nő, felső határán 1000-1500 °C van Termopauza: átmeneti réteg a termoszféra és az exoszféra között; - exoszféra (kb.

500 km felett): átmeneti tartomány a légkör és a bolygóközi anyag között, állandó magas, 1500 °C körüli hőmérséklet. abszolút (tényleges) vízgőz-/páratartalom: azt fejezi ki, hogy egy m3 levegőben hány gramm vízgőz található. Mértékegysége: g/m3 Az abszolút vízgőztartalom szoros összefüggésben van a levegő hőmérsékletével. Adott hőmérsékletű levegő csak meghatározott mennyiségű vízgőzt tud befogadni Például a 10°C-os levegő maximálisan 9 g/m3 vízgőzt tud befogadni. (Természetesen tartalmazhat ennél kevesebbet is, de többet semmiképpen.) telítettség: ha egy adott hőmérsékletű levegőben annyi vízgőz található, amennyit az maximálisan befogadni képes, telített levegőről beszélünk. Ha például a 10°C-os levegő éppen 9g/m3 vízgőzt tartalmaz, akkor telített. Ha ennél több vízgőz kerülne bele, akkor az már nem lehetne jelen gáz halmazállapotban, hanem csak folyékony formában, azaz kicsapódna

belőle. relatív vízgőz-/páratartalom: ha kiszámítjuk, hogy adott hőmérsékleten az adott vízgőztartalom hány %-a a telítési értéknek, akkor a relatív vízgőztartalmat (relatív nedvességet) kapjuk meg. Ha például a 10°C-os levegő éppen 9g/m3 vízgőzt tartalmaz, akkor a relatív páratartalma 100%, ha ugyanez a 10°C-os levegő csak 4g/m3 vízgőzt tartalmaz, akkor a relatív páratartalma 44,4%. harmatpont (telítési hőmérséklet): általában a levegő hőmérséklete gyorsabban változik, mint a páratartalma, ezért leggyakrabban a levegő úgy válik telítetté, hogy az adott páratartalmú levegő lehűl és ha eléri azt a hőmérsékletet, amelyen telítetté válik, akkor azt mondjuk, elérte a harmatpontot. (Azaz, ha tovább hűl, akkor a benne lévő vízgőz egy része kicsapódik pl. harmat formájában) kondenzációs magvak: ha a levegő hőmérséklete a harmatpont alá süllyed, tehát a levegő lehűl, akkor megkezdődik a vízgőz

kicsapódása. Ha a kondenzáció a szabad légtérben történik, akkor a levegőben található porszemek, sókristályok és egyéb aeroszolok, összefoglaló néven kondenzációs magvak felületére csapódik ki a víz. köd: ha a fent említett folyamat (kondenzáció) a földfelszín közelében játszódik le, akkor köd keletkezik. Ha derült éjszakán a földfelszín kisugárzása miatt hűl le harmatpont alá a levegő, akkor kisugárzási ködről, ha télen az erősen lehűlt földfelszín fölé magasabb vízgőztartalmú, meleg levegő áramlik és az hűl le, akkor áramlási ködről beszélünk. felhő: ha a kondenzáció nagyobb magasságban játszódik le, akkor felhő képződik. A felhőképződéshez tehát szintén a levegő lehűlése szükséges, amely a levegő felemelkedésével valósul meg. Ha a felemelkedő és lehűlő levegő eléri a harmatpontot, akkor megkezdődik a felhőképződés (Nyugalomban lévő levegő hőmérséklete fölfelé 100

méterenként 0,5°C-kal csökken. A fölfelé áramló levegő hőmérséklete a harmatpont eléréséig 100 méterenként 1°C-kal,a harmatpont elérése után mivel a kondenzáció hőtermelő folyamat - már csak 100 méterenként 0,5 °C-kal csökken.) A felhőképződésnek 3 fő változata ismert: - konvektív felhőképződés: a felmelegedő levegő sűrűsége csökken, ezért felemelkedik, a harmatpont elérése után felhő képződik. - orografikus felhőképződés: ha a szélirányra merőleges hegyvonulat a levegőt felemelkedésre kényszeríti, a harmatpont elérése után felhő képződik. - frontális felhőképződés: légköri frontokhoz kötött felhőképződés. A felhők csoportosítása: 1. Halmazállapotuk szerint: - vízfelhők: a kondenzációs magvak felületén folyékony halmazállapotú víz csapódik ki. - jégfelhők: a kondenzációs magvak felületén szilárd halmazállapotú víz (jég) található. - vegyes felhők: a kondenzációs magvak

felületén víz és jég is van. 2. Magasságuk szerint: - magas szintű felhők (6000 m felett képződnek): cirrus (pehelyfelhő), cirrocumulus (bárányfelhő), cirrostratus (fátyolfelhő). A magas szintű felhőkből nem esik eső - középszintű felhők (2000-6000 m között képződnek): altocumulus (középmagas gomolyfelhő), altostratus (középmagas rétegfelhő). A középszintű felhőkből sem esik eső - alacsony szintű felhők (2000 m alatt képződnek): stratocumulus (réteges gomolyfelhő), stratus (rétegfelhő, belőle szemerkélő eső hullhat). - függőleges felépítésű felhők (aljuk 500-1000 m között, tetőszintjük akár 10 000 m magasan is lehet): cumulonimbus (zivatarfelhő), cumulus (gomolyfelhő), nimbostratus (réteges esőfelhő). A függőleges felépítésű felhőkből hullik általában a csapadék. További ismeretek a felhőkről> csapadék: a talajfelszínen megjelenő cseppfolyós vagy szilárd halmazállapotú víz. Keletkezése

szempontjából két típusát különíthetjük el: - talajmenti csapadék: ha a kondenzáció nem a szabad légtérben történik, hanem a földfelszíni tárgyak felületén. 0 °C felett harmat, 0 °C alatt dér keletkezik Ha 0 °C alatti területre melegebb, párásabb levegő áramlik akkor zúzmara jön létre. - hulló csapadék: keletkezéséhez mindenképpen felhőre van szükség, de nem minden felhőből hullik csapadék. A csapadékképződés elméletét Bergson svéd és Wegener német meteorológusok dolgozták ki: Ha a felhőben a vízcseppek mellett szilárd halmazállapotú víz, azaz jégkristályok is megjelennek és ezek általában szublimációval egyre nagyobbra nőnek, végül elérhetnek egy olyan tömeget, amelyet már a feláramlás nem tud fenntartani a gravitációval szemben. Ekkor kezd hullani a csapadék A hulló jégkristályok 0 °C alatti felszíni hőmérséklet esetén, mint hó, 0 °C felett pedig elolvadva, mint eső érik el a felszínt. Tehát

csapadék csak olyan felhőkből hullik, amelyben szilárd halmazállapotú jégkristályok is vannak, általában vegyes típusú felhőkből. Forrás: Sárfalvi-Tóth-Nemerkényi